【摘 要】
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本论文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法分别研究了S原子掺杂CuInSe2半导体后的电子结构性质和Co原子掺杂ZnO极性表面后的磁性质及电子结构性质。具体各章节安排如
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本论文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法分别研究了S原子掺杂CuInSe2半导体后的电子结构性质和Co原子掺杂ZnO极性表面后的磁性质及电子结构性质。具体各章节安排如下：
在第一章中,我们介绍了第一性原理计算和密度泛函理论的一些基本原理及其发展现状,同时也介绍了常用的从头计算软件包。
在第二章中,我们运用基于密度泛函理论第一性原理方法研究了CuInSe2掺杂S元素的电子结构。我们的计算结果表明,CuIn(SexS1-x)2的禁带宽度随着x(S掺杂量)增大而增加,这一变化趋势与实验相符合,通过对态密度的分析发现CuIn(SexS1-x)2价带顶的位置由Se 4p态和S 3p态决定,导带底的位置主要由Se 4s态决定。计算表明随着S掺杂浓度的增加,CuIn(SexS1-x)2的体积减小,Cu-S和In-S的键长比Cu-Se和In-Se的键长短,这是由于S的电子半径比Se小,S原子吸引电子的能力比Se强,同时我们通过减小CuInSe2的体积发现其禁带宽度随之增加,因此S掺杂使CuIn(SexS1-x)2的体积减小是其禁带宽度增加的影响因素。
在第三章中,我们运用基于密度泛函理论第一性原理方法研究了Co原子掺杂ZnO极性表面后的磁性质和电子结构性质。我们的计算结果表明,单个Co原子掺杂ZnO极性表面富O端时的磁矩大于掺杂ZnO极性表面富Zn端时的磁矩,且在富O端处,磁矩随着掺杂深度的增加而减小,而在富Zn端处则与之相反。通过总能和缺陷形成能的计算,我们发现在富O端处更容易掺入Co原子,且当体系在平衡状态时,表面附近的Co原子浓度会略大于体内的Co原子浓度。通过计算ZnO极性表面掺杂两个Co原子的情形,我们发现在两个Co原子发生磁相互作用时降低了体系的能量,且此时体系为反铁磁性。
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